Молниезащита легко возводимых зданий из сэндвич-панелей

Здания с металлическим каркасом и сэндвич-панелями получили широкое распространение в капитальном строительстве промышленных, торговых, складских и иных сооружений. Данный метод строительства дает значительную экономию затрат и времени на возведение сооружения. Экономическая эффективность таких строений обусловлена применением сэндвич-панелей в качестве ограждающих стеновых элементов, которые сочетают в себе хорошие теплоизоляционные свойства, негорючесть, малый вес и рекордно высокую скорость монтажа.

Металлическое здание – почти молниеотвод

Как правило, несущие части данных сооружений представляют собой сварные конструкции из стального металлопроката. Встречаются также сочетания несущих кровельных металлических ферм и железобетонных колонн. В обоих случаях электрические связи обеспечены на всём протяжении конструкций, в том числе, и посредством закладных деталей от арматуры железобетонных колонн. Сварные закладные элементы также обеспечивается электрическая связь несущих конструкций и железобетонных монолитных оснований зданий. Стеновые сэндвич-панели представляют из себя готовое к транспортировке и монтажу пространное изделие, в котором теплоизолятор с двух сторон оформлен профилированными стальными листами. Монтируются такие панели специальными самонарезными болтами с наружной стороны постройки к массивным металлическим профилям, которые являются частью несущей конструкции сооружения. Такое крепление обеспечивают электрическую связь наружных стальных листов с несущими конструкциями и фундаментным заземлителем. Как правило, кровля таких сооружений представляет собой похожую конструкцию, в которой нижний профлист закреплен на несущей конструкции, а верхний профлист кровельного покрытия через деревянный брусок крепится к специальным металлическим профилям, предотвращающим появление «мостиков холода».

Таким образом данные строения представляют собой единый по электрическим связям молниеотвод. Специалисты нашей организации неоднократно проводили инструментальные измерения на наличие электрических связей сооружений из сэндвича-панелей и убеждались в том, что верхний профлист кровли и наружная металлическая обечайка стеновой сэндвич-панели имеют связь с арматурой железобетонного монолитного фундамента.

Казалось бы, все ясно и защита от прямого удара молнии выполнена в виде конструкции самой постройки, т.е. молниезащиту таких зданий можно считать естественной. Так ли это?

Зачем металлическим зданиям нужна молниезащита

Три главных фактора, диктующих необходимость проведения мероприятий по молниезащите зданий из металла:

При разряде молнии в профлист кровли или стеновой сэндвич-панели в месте соприкосновения лидера молнии будет прожог. Возгорание не произойдет. Утеплитель сэндвич-панели, как минимум, не поддерживает горение, а ток молнии растечётся по конструкции сооружения. Но в места прожига (обнаружить которые весьма затруднительно в режиме эксплуатации) в утеплитель попадет вода. Последующее замораживание и оттаивание воды вызовет разрушение конструкции и протечки в строение. То есть защищать такие сооружения от ударов молнии совершенно необходимо, но ток молнии к заземлителю может растекаться по металлоконструкциям – естественным частям молниеотвода.
Электрическая связь между стеновыми сэндвич-панелями и несущими металлоконструкциями строения, с одной стороны, и металлическим профлистом, с другой стороны, не гарантирована. Крепление саморезом через деревянный брусок не гарантирует безопасного протекания тока молнии.
Современные железобетонные фундаменты зачастую выполняются с внешней гидроизоляцией, что значительно увеличивает их срок службы. Но при этом растекание тока молнии в грунте не гарантировано, а значит ограничиться использованием фундамента в качестве единственного заземления молниезащиты недостаточно. При этом обеспечить электрическую связь с арматурой железобетонного фундамента необходимо по правилам молниезащитного уравнивания потенциалов.

Рассмотрим типичный пример проекта молниезащиты здания с сэндвич-панелями.

Многочисленные недостатки данного проекта придётся изложить в кратком перечне.

Молниеприемная сетка не защищает от удара молнии поверхность, над которой она в нескольких сантиметрах расположена. Моделирование в специальной компьютерной программе от разработчиков нормативных документов по молниезащите системы с участием молниеприёмной сетки выдает ничтожный результат. Надежность молниезащиты менее 50%! Это не соответствует ни одному классу молниезащиты в нормативных документах.
Проводник молниеприемной сетки, расположенный на карнизе, поперек схода снеголедовых масс будет сорван, что скорее всего вызовет повреждение кровельного профлиста.
Проводники молниезащиты, проложенные на кровле и стенах постройки из сэндвич-панелей не соответствует требованию максимально возможного использования сторонних проводящих частей здания в качестве токоотводов, т.е. являются избыточными. К тому же эти прокладки связаны с многочисленными сверлениями в наружных листах кровли и стен, что само по себе является угрозой целостности ограждающих конструкций таких строений.
Горизонтальный заземляющий проводник заземлителя (контур заземления) по факту наличия единой проводящей части в виде несущей конструкции сооружения является не только избыточным, но и на практике вызывает значительные затраты по разработке грунта и вскрышных работ при наличии плит, площадок, отмосток и дорог.

Как выполнить правильную молниезащиту на металлических зданиях

Приведем краткий перечень решений отработанных нашей организацией по защите таких строений.

Установить стержневые молниеприёмники на кровле сооружения. При этом защищенность здания должна быть рассчитана с применением специальной компьютерной программы (см. п. 3.3.1. Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003).
Молниеприёмники надо установить с обеспечением электрической связи с стальным профлистом. При этом конструктив молниеприёмника должен выдерживать ветровые и снеговые нагрузки соответствующего региона.
Выполнить узлы гарантированной электрической связи между металлическим листом кровли и стеновой сэндвич-панелью по расчетному количеству токоотводов в соответствии с нормами Российской Федерации.
Выполнить глубинные заземлители, гарантирующие стабильное растекание тока молнии при высыхании и замерзании верхних слоев грунта. При этом связь между заземлителями будет обеспечена на уровне единой несущей конструкции здания.

Молниезащита давно выросла в отдельное направление в строительстве. Этот раздел полон особенностей и нюансов. Все вышеперечисленные мероприятия хорошо известны узким специалистам своей «молниезащитной» сферы, поэтому разработку (проектирование), монтаж и последующие сопровождение (регулярные проверки) лучше возложить на плечи профессионалов! Это позволит получить высокоэффективную беспроблемную систему с минимальными затратами!

Ваш отзыв очень важен для нас! Пожалуйста, оцените данную статью.